鋼板樁圍堰施工工藝和技術措施

2021-07-26 02:56:30 字數 3657 閱讀 4290

1、工程概況

大橋橋梁總長533.62m ,分上、下行兩幅,橋梁總寬39.6m ,由主橋及南北引橋組成。

主橋採用78m+138m+110m+58m 四跨不等跨連續箱梁,每幅橋採用單箱雙室預應力混凝土箱形結構;南引橋為2x28m 現澆箱形剛構橋,北引橋為3x30m連續箱梁橋。全橋採用雙柱式橋墩,配以鑽孔群樁基礎。

主橋下部結構共有5個墩台,其中2號墩為水中主墩,位於分水島以下。2號墩承臺高度3.5m(按2023年國家高程基準,以下同),承檯底標高-8.

3m,頂標高-4.8m,承臺埋入河床面以下,河床面標高-1.5m,承臺覆蓋層厚。

2號主墩承臺位於本橋工期的關鍵線路上,快速去除覆蓋層進行承臺施工是2號墩承臺施工的關鍵。考慮到本橋施工工期緊、任務重,採用沉井施工、鋼吊箱施工等常規的水中承臺施工工藝無法滿足施工要求,經過多次方案討論,決定採用超長鋼板樁圍堰施工工藝。

2、工程地質

2號墩施工區域場區淺部岩性主要為亞砂土、亞豁土、粉細砂、中粗砂。

根據天生港水文站資料,本段歷年潮汐特徵值為:最低潮位-1.504m,最大潮差4.

01m,漲潮最大流速為0.58m/s,落潮最大流速為1.33m/s。

施工期最高水位為3.5m 。

3、超深承臺鋼板樁施工要點

3.1鋼板樁方案及型號選定

由於2號墩承臺深入河床面,採用常規施工工藝都存在工期長、吸泥進度慢等缺點,為了迅速形成承臺施工環境,所以採用超長鋼板樁施打形成封閉圍堰的施工方案。鋼板樁圍堰平面尺寸19.1m x 15.

2m,鋼板樁長20m 。

通過其他工程鋼板樁使用經驗,選擇日本拉森式ⅳ型鋼板樁的效果較好。

3.2 鋼板樁施打

1)鋼板樁的定位。鋼板樁的定位系統包括兩層定位架。下層定位架在水面上0.5m處,採用i24a型鋼焊接於工作平台的鋼管樁上,上層定位架固定於鋼管樁上,兩層定位架間距4m 。

2)施打順序。首先施打角上的鋼板樁,施打完成後測量檢測平面位置和垂直度,滿足要求後利用鎖口導向和定位導向依次施打其餘鋼板樁。

3)鋼板樁接長。2號承臺鋼板樁長度20m,頂標高+4.0m,底標高-16.

0m 。常規施工鋼板樁長度模數為16m、12m、10m等,因此需要對現有模數鋼板樁進行接長。鋼板樁接長採用坡口對焊,「u」形內側焊接加勁板,焊接完成後,用2m長鋼板樁從焊接鋼板樁一端插人、穿出到另外一端,檢查鎖口質量。

4)鋼板樁插打。將鋼板樁用自航駁船運到墩位,用5ot履帶吊吊起40型振動錘斜插到鋼板樁頂口,整體起吊振動錘和鋼板樁,利用自重順鎖口下插,然後測量觀測鋼板樁垂直度和平面位置,滿足要求後開啟振動錘一邊振動,一邊插打下沉。

插打鋼板樁時,第一根鋼板樁必須插正、打正,以免影響後面的鋼板樁。整個鋼板樁圍堰施打過程中,開始時可插一根打一根,即將每一片鋼板樁打到設計位置;到剩下最後20片時,要先插後打;若合龍有誤,用倒鏈或滑車組對拉,使之合龍;合龍後,再逐根打到設計深度。

鋼板樁的插打詳細步驟如下。

(1)在預施打的鋼板樁鎖口內塗黃油,並在樁的下端系兩根纜風繩。

(2)安綁主副吊點,其中副吊點未焊吊環,用鋼絲繩捆紮時,應墊以木枋,

以防滑移和受力後吊點處鎖口變形。

(3)起吊一定高度後,慢慢放鬆副吊點,使鋼板樁接近垂直狀態,並利用風纜控制正反方向。

(4)鋼板樁就位下插。第一根鋼板樁系沿導向木下插,是整個圍堰鋼板樁的基準,要反覆掛線檢查,使其方向垂直位置準確。其餘各樁,則以插樁為準,對好鎖口後,利用自重下插。

當自重不能迫使其下插時,可利用滑車組進行加壓。

(5)安設樁錘進行振動鎚擊,使鋼板樁下沉到河床預定標高位置。

(6)將已插好的鋼板樁點焊固定於頂層內支撐導向架(用短鋼筋)。

(7)拆除懸掛外導環吊桿的挑樑。

按上述步驟逐根下插鋼板樁。

5)鋼板樁圍堰的合龍。鋼板樁圍堰合龍段選在承臺短邊側面,在合龍時,

兩側鎖口不一定會平行。為此要在鋼板樁頂端使用千斤頂或復滑車組調整兩側鎖口的平行,而且在合龍段採取先插合龍、再逐根施打到位,使鋼板樁圍堰合龍。

3.3 鋼板樁加固

1)鋼板樁加固措施。鋼板樁圍檁的支撐包括圍檁及內撐,採用兩層布置,兩層標高分別為0.0m、-4.

8m。圍檁採用hw500mmx300mm型鋼,內撐採用 800mm x8mm鋼管,上下兩層,圍檁固定於鋼板樁內壁,鋼管樁八字撐兩端均用三角加勁板加固。

2)鋼板樁加固原則。在確保安全的前提下,基坑支撐的施工與基坑內水位或泥面的下降按「先支撐後降水或吸泥,分層支撐分層降水或吸泥」的原則進行。具體支撐順序如下:

抽水至第一層支撐處→加第一層圍檁及內撐→吸泥至第二層支撐處→加第二層圍檁及內撐→吸泥至基坑底。

3)鋼板樁圍檁安裝。圍檁型鋼安裝,首先在安裝位置下方焊接承受圍檁自重的臨時短型鋼,然後吊人圍檁型鋼就位。由於部分鋼板樁側面與圍檁型鋼之間存在空隙,將每片有空隙處的鋼板樁用短型鋼支撐在圍檁型鋼上並焊接固定,尤其注意鋼板樁圍堰四角與圍檁型鋼的固定。

4)鋼板樁內撐安裝。按照設計圖紙安裝內撐,對圍檁型鋼和內撐接頭位置用三角加勁板焊接,同時加強焊縫質量檢查。

3.4 吸泥施工

由於工程地質以砂層為主,現場主要採用射水吸泥。

先將鋼板樁圍堰內水抽乾後,用2臺水幫浦進行高壓射水,同時用2 臺泥漿幫浦吸出混合泥砂水進行吸泥施工。吸泥過程中盡量保持泥面均勻下降。吸泥到每層支撐面以下lm 後,必須在安裝好圍擦和內撐後,方可繼續吸泥施工下一層支撐。

吸泥施工至泥面標高約-8.2m時,基坑開始出現湧砂,於是停止圍堰內乾施工吸泥,向圍堰內補水至-3.0m,進行水下射水吸泥,最後吸泥到設計標高-10.3m 。

3.5 鋼板樁防滲漏措施

鋼板樁主要依靠鎖口自身密實性進行防漏,但是如果鎖口不密、外側水壓力過大,鋼板樁圍堰會出現滲漏。根據2號墩施工經驗,可採取如下措施進行預防和處理。

1)施工時的預防滲漏措施。鋼板樁滲漏一般出現在鎖口位置,因此施工過程中重點加強對鎖口的檢查。施工前用同型號的短鋼板樁做鎖口滲漏試驗,檢查鋼板樁鎖口鬆緊程度,過鬆或過緊都可能導致鋼板樁施工後滲漏;施打前在鋼板樁鎖口內抹黃油;施打時控制好垂直度,不得強行施打,損壞鎖口。

2)施工後的小滲漏處理。抽水後發現鋼板樁鎖口漏水,但不太嚴重時,可用破棉絮或勃土對滲漏位置填堵。

3)施工後的大滲漏處理。對於退潮後不滲漏但漲潮時滲漏較大時,則可用快速堵漏劑將鎖口位置進行封堵;滲漏嚴重時,在鋼板樁圍堰滲漏外側堵砂袋或散裝細顆粒堵漏物(如木屑、爐渣、穀糠等), 內側用板條、棉絮、麻絨等在板內側嵌塞。

4、鋼板樁施工工藝的理論**

1)樁錘選擇。根據《公路施工手冊:橋涵》一書中公式6-5a 進行計算的結果,選用40型振拔樁錘(帶液壓鉗)能夠滿足要求。

2)鋼板樁結構計算。根據《簡明施工計算手冊》一書中公式4-50 計算,可知鋼板樁人土深度5.3m可滿足要求。

參照《公路施工手冊:橋涵》一書中圖5-46的曲線1-1 計算,可知鋼板樁強度滿足要求。

5、社會效益及經濟效益

如果2號墩承臺採用常規施工方案,參考其他類似工程,沉井施工工期約80d;鋼吊箱施工工期約50d;現採用鋼板樁施工,工期約35d。可見本工程採用鋼板樁圍堰施工工藝對縮短工期有明顯效果,具有良好的社會效益。2號墩承臺採用鋼板樁施工,比傳統施工工藝增加了措施成本,但是節約工期,降低人工、裝置成本和管理成本,總的算來節約工程成本25.

1萬元,具有良好的經濟效益。

6、結語

大橋2號主墩水中超深覆蓋承臺,由於採用鋼板樁施工,從鋼板樁施打、加固、吸泥直至澆築封底混凝土的全過程,與傳統的鋼吊箱、沉井施工工藝相比,具有費用省、工期短的優點。鋼板樁圍堰工藝在亞砂土夾粉砂為主的覆蓋層橋梁超深承臺施工中的成功應用,取得了良好的社會效益和。經濟效益,為類似超深承臺的施工提供了經驗。

鋼板樁圍堰施工工藝

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